机器人第二章ppt课件

.,2机器人机构分析,机器人的机械结构是用关节将一些杆件（也称为连杆）连接起来，一般使用二元关节，即一个关节只与两个连杆相连接。当各连杆组成一开式机构链时，所获得的机器人机构称为串联机器人。如PUMA系列机器人。当各连杆组成一闭式机构链时，所获得的机器人机构称为并联机器人。通常，并联机器人的闭合回路多于一个。如Stewart平台式并联机器人就有六个分支。,.,.,.,2.1机器人机构,2.1.1关节在机器人机构中，两相邻的连杆之间有一个公共的轴线，两杆之间允许沿该轴线相对移动或绕该轴线相对转动，构成一个运动副，也称为关节。关节的种类有：,.,1）转动关节：通常用字母R表示，它允许两相邻连杆绕关节轴线作相对转动，转角为，这种关节具有一个自由度;2)移动关节：用字母P表示，它允许两相邻连杆沿关节轴线作相对移动，移动距离为d，这种关节具有一个自由度；,.,.,3）螺旋关节：用字母H表示，允许两连杆绕轴线转动的同时按螺旋规则沿轴线移动，可以有左旋和右旋。这种关节具有一个自由度；4）圆柱关节：用字母C表示，允许两连杆绕轴线转动的同时独立地沿轴线移动。这种关节具有二个自由度；5）球面关节：用字母S表示，允许两连杆之间有三个独立的相对转动。这种关节具有三个自由度；,.,.,6）平面关节：用字母E表示，允许两连杆之间有三个相对运动，即两个沿平面的移动和一个垂直于该平面的转动。这种关节具有三个自由度；,.,7）虎克铰：用字母T表示，允许两连杆之间有二个相对转动。这种关节具有二个自由度；,.,以上各类关节中，串联机器人中常用转动关节R和移动关节P两种单自由度关节，并联机器人中常用球面关节、移动关节、转动关节、虎克铰关节，圆柱关节、螺旋关节和平面关节很少在机器人机构中使用。,.,2.2机构的自由度,按机构学理论，在三维空间中有n个完全不受约束的物体，并且任选其中一个为固定参照物，因每个物体相对参照物都有六个运动自由度，则n个物体相对参照物共有6（n1）个运动自由度。如将所有连杆（物体）用关节连接起来，设第i个关节的约束为（即该关节限制的自由度数目），如果所有连杆之间的关节数目为g，则该机构的运动自由度为,.,或写成,.,其中为第i个关节的自由度数目，这就是一般形式的空间机构自由度计算公式，也称为KutzbachGrbler公式。,.,例2.1计算PUMA机器人的自由度包括机座在内，共有7个连杆，6个关节，每个关节只有一个自由度，将n=7，g=6,fi=1带入公式，得M=6(761)+66,.,例2.2计算图示并联机构的自由度由图可知，该机构总的构件数n=8，关节数g=9,其中关节13为转动副，关节46为移动副，关节79为球面副，所以,.,则有,.,对于只有一个运动平台与几个分支连接的多环机构，还可以通过直接观察法来计算自由度，运动平台在无约束的情况下有六个自由度，通过观察可以知道每一分支对运动平台的约束数，则机构的自由度为6减去所有的约束数。,.,对于多环的空间机构，计算自由度公式还可以写成更简单的形式式中，l为独立的环路数目，或,.,例2.3计算Stewart平台的自由度,.,计算3TPT机构的自由度,.,无效自由度：机构中某一部分的运动自由度对运动平台的自由度不产生影响，称为无效自由度。重复约束：机构中某些分支对运动平台的某个自由度产生了重